ANALISIS KARAKTERISTIK PEMBAKARAN DAN PERFORMA THERMAL MESIN DIESEL DUAL-FUEL BERBAHAN BAKAR HIDROGEN MENGGUNAKAN SIMULASI CFD

*Iqbal Zaen Damara  -  Department of Mechanical Engineering, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Sudarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia 50275, Indonesia
MSK Tony Suryo Utomo  -  Department of Mechanical Engineering, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Sudarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia 50275, Indonesia
Muchammad Muchammad  -  Department of Mechanical Engineering, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Sudarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia 50275, Indonesia

Citation Format:
Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik pembakaran dan performa termal pada mesin diesel dual-fuel dengan variasi substitusi energi hidrogen sebesar 5%. Simulasi numerik dilakukan menggunakan perangkat lunak CFD ANSYS Forte dengan n-heptana sebagai bahan bakar surrogate diesel. Hasil simulasi menunjukkan bahwa penambahan hidrogen secara signifikan mengubah pola pembakaran dari difusi menjadi premixed yang agresif. Peningkatan porsi hidrogen 5% memicu lonjakan laju pelepasan panas (HRR) maksimum sebesar 672,77% dan tekanan silinder puncak mencapai 14,34 MPa (meningkat 76,82% dari baseline). Hal ini disebabkan oleh kecepatan nyala api laminar hidrogen yang tinggi yang mempercepat inisiasi pembakaran. Dampak negatif ditemukan pada emisi NOx yang melonjak drastis hingga 6.435,66%, yang berkorelasi langsung dengan peningkatan temperatur puncak silinder hingga 2.913 K sesuai mekanisme Zeldovich. Penelitian ini menyimpulkan bahwa meskipun hidrogen meningkatkan efisiensi pelepasan energi, diperlukan strategi kontrol emisi untuk mereduksi beban termal dan oksidasi nitrogen yang masif.

Fulltext View|Download Email colleagues
Keywords: ansys forte; bahan bakar ganda; hidrogen; karakteristik pembakaran; nox termal
Article Info
Section: Articles
Language : ID
  1. J. B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, 2nd ed. New York, NY, USA: McGraw-Hill, 2018
  2. S. Verhelst and T. Wallner, "Hydrogen-fueled internal combustion engines," Prog. Energy Combust. Sci., vol. 35, no. 6, pp. 490–527, 2009
  3. G. A. Karim, "Hydrogen as a spark ignition engine fuel," Int. J. Hydrog. Energy, vol. 28, no. 5, pp. 569–577, 2003
  4. N. Saravanan and G. Nagarajan, "An experimental investigation on hydrogen as a dual fuel for diesel engine system with exhaust gas recirculation (EGR)," Renew. Energy, vol. 35, no. 1, pp. 40–47, 2010
  5. T. Korakianitis, A. M. Namasivayam, and R. J. Crookes, "Hydrogen-dual-fuel compression-ignition engine with secondary injection of water or EGR," Int. J. Hydrog. Energy, vol. 36, no. 13, pp. 7734–7748, 2011
  6. T. Gatts et al., "The effect of hydrogen addition on main combustion characteristics and emissions of a direct injection diesel engine," Int. J. Hydrog. Energy, vol. 37, no. 19, pp. 14610–14621, 2012
  7. B. B. Sahoo, N. Sahoo, and U. K. Saha, "Effect of hydrogen sharing on diesel engine performance and emission," Int. J. Hydrog. Energy, vol. 34, no. 14, pp. 6033–6045, 2009
  8. M. Momeni et al., "Thermodynamic analysis of a dual-fuel (diesel-hydrogen) engine," Int. J. Hydrog. Energy, vol. 44, no. 36, pp. 20491–20502, 2019
  9. S. Shudo and H. Suzuki, "Analysis of direct injection SI hydrogen engine by heat release shape," SAE Trans., vol. 112, pp. 1012–1021, 2003
  10. F. Z. Liu and G. A. Karim, "Simulation of the hydrogen-diesel dual-fuel engine," Int. J. Hydrog. Energy, vol. 22, no. 8, pp. 837–842, 1997

Last update:

No citation recorded.

Last update:

No citation recorded.